基于无人机低空多源遥感数据融合的水稻病害快速定位诊断研究

批准号:
61905219
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
24.0 万元
负责人:
张艳超
依托单位:
学科分类:
F0510.空间、大气、海洋与环境光学
结题年份:
2022
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
--
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中文摘要
我国农药过量使用造成严重环境问题,减施增效的变量作业是现代智能农机发展方向,基于无人机低空遥感技术进行病害信息快速定位与检测有较好应用前景。本研究以水稻典型病害为研究对象,采用无人机搭载高光谱、多光谱、RGB相机与热红外相机进行田间遥感数据获取,对数据进行太阳辐照校正、大气修正等预处理之后,结合经RTK GNSS/INS深耦合计算所得外方位元素进行直接地理配准,再依据地面验证数据建立特征级多源数据融合的水稻病害检测模型,研究多源遥感数据多尺度分解的图像融合方法。本研究将丰富水稻病害检测手段,提高大田病害检测效率,研究所得结果将为变量施药提供数据支撑。
英文摘要
The excessive use of pesticides in China has caused serious environmental problems. Variable operation of reducing the application and increasing efficiency is the development direction of modern intelligent agricultural machinery. Therefore, rapid positioning and detection of disease information based on UAV low-altitude remote sensing technology has a good application prospect. In this study, the typical diseases of rice were studied. The UAV was equipped with hyperspectral, multi-spectral, RGB camera and thermal infrared camera to acquire the remote sensing data in the field. After the data was preprocessed through solar irradiation correction and atmospheric correction etc., the data was georeferenced by the result of RTK GNSS/INS deep coupling calculation of the external orientation elements for direct georeferencing. And then based on ground verification data to establish, a multi-source data fusion method is built for multi-source remote sensing data fusion model. This study will enrich the detection methods of rice diseases and improve the detection efficiency of field diseases. The results of the study will provide data support for variable pesticide application.
我国农药过量使用造成严重环境问题,减施增效的变量作业是现代智能农机发展方向,基于无人机低空遥感技术进行病害信息快速定位与检测有广阔应用前景。针对多源遥感数据多尺度分解的图像融合方法,分别开展了基于多种机器学习方法的多光谱与植被指数融合进行地物像素级精准分类,与基于对抗生成神经网络的高分辨率RGB与多光谱图像的融合方法研究,取得成果国际领先;针对田间病害检测,提出了基于图谱融合方式进行地物分类,解决了基于单像素波谱分类结果存在大量离散点的情况,所得结果显著优于现存机器学习方法;针对项目软硬件需求,完成了无人机机载多源成像系统设计与开发,并完成了软硬件建设;引入时序表型概念对作物生长规律进行高时相分辨率观测,结果证明在单个生长季内,作物冠层面积符合Logistics生长规律,并对参数进行拟合,这对未来实现时序监测稻田病害提供了实践方法参考和数据及理论依据;针对减施增效的靶向变量作业开展基于嵌入式系统的移动端深度神经网络的目标识别与分类,由于在农田的场景中,需要的识别的种类少,背景单一,提出了一种RTSD-Net,在保证检测度的前提下提高了模型的检测速度,在未来智能农机上有非常大的应用潜力。通过本项目的研究,对稻田病害诊断与定位方法存在的问题进行了深入探讨,包括光谱图像与植被指数融合、高光谱分类中的图谱融合方法与评价方法、直接定理配准结合GIS方法、作物冠层时序监测方法等,取得了显著的突破,丰富了水稻病害检测手段,提高了大田病害检测效率,所得结果将为研究稻田病害发生发展及时序变化规律及针对性变量施药提供数据支撑。
期刊论文列表
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专利列表
High-Temporal-Resolution Forest Growth Monitoring Based on Segmented 3D Canopy Surface from UAV Aerial Photogrammetry
基于无人机航空摄影测量分段 3D 冠层表面的高时间分辨率森林生长监测
DOI:10.3390/drones6070158
发表时间:2022-06
期刊:Drones
影响因子:4.8
作者:Zhang Wenbo;Feng Gao;Jiang Nan;Zhang Chu;Zhang Yanchao
通讯作者:Zhang Yanchao
DOI:https://doi.org/10.3390/drones6070158
发表时间:2022
期刊:Drones
影响因子:4.8
作者:Zhang Wenbo;Feng Gao;Jiang Nan;Zhang Chu;Zhang Yanchao
通讯作者:Zhang Yanchao
Fusion of Multispectral Aerial Imagery and Vegetation Indices for Machine Learning-Based Ground Classification
多光谱航空图像和植被指数融合,用于基于机器学习的地面分类
DOI:10.3390/rs13081411
发表时间:2021-04
期刊:Remote Sensing
影响因子:5
作者:Zhang Yanchao;Yang Wen;Sun Ying;Chang Christine;Yu Jiya;Zhang Wenbo
通讯作者:Zhang Wenbo
Real-time strawberry detection using deep neural networks on embedded system (rtsd-net): An edge AI application
在嵌入式系统 (rtsd-net) 上使用深度神经网络进行实时草莓检测:边缘人工智能应用
DOI:10.1016/j.compag.2021.106586
发表时间:2021-12-07
期刊:COMPUTERS AND ELECTRONICS IN AGRICULTURE
影响因子:8.3
作者:Zhang, Yanchao;Yu, Jiya;He, Yong
通讯作者:He, Yong
DOI:10.1016/j.compag.2021.106617
发表时间:2022-01
期刊:Computers and Electronics in Agriculture
影响因子:8.3
作者:Zhang Yanchao;Yang Wen;Zhang Wenbo;Yu Jiya;Zhang Jianxin;Yang Yongjie;Lu Yongliang;Tang Wei
通讯作者:Tang Wei
基于无人机叶绿素荧光高光谱的水稻田间病害精准诊断与时空智能预测方法研究
- 批准号:MS25C130033
- 项目类别:省市级项目
- 资助金额:0.0万元
- 批准年份:2025
- 负责人:张艳超
- 依托单位:
国内基金
海外基金
